¿Qué es Análisis de resistencia estática?

El estudio de la capacidad de la estructura para soportar cargas a temperatura ambiente se suele denominar análisis de resistencia. Además de estudiar la capacidad portante, la resistencia estática también incluye la capacidad de la estructura para resistir la deformación (rigidez) y las características de respuesta (distribución de esfuerzos, forma de deformación, modo de pandeo, etc.) de la estructura bajo carga.

La investigación de resistencia estática es el aspecto más temprano y básico de la disciplina de resistencia de la estructura de la aeronave. También se denomina investigación estática estructural, que incluye análisis de resistencia estática y prueba de resistencia estática (también llamada prueba estática).

El contenido delanálisis de resistencia estática El análisis de resistencia estática incluye los siguientes aspectos del trabajo.

Verificar si la capacidad portante de la estructura cumple con los requisitos de diseño de resistencia, los criterios son:

Si la resistencia es excesiva, se puede reducir el tamaño del miembro portador de carga estructural. Para estructuras con grietas, debido a la distribución singular de esfuerzos en la punta de la grieta, el método convencional de análisis de resistencia estática ya no es aplicable y ya es un problema de fatiga y fractura.

Comprobar si la capacidad de la estructura para resistir la deformación cumple con los requisitos del diseño de resistencia y proporcionar datos de características de rigidez estructural para análisis dinámico, etc. Esta verificación se realiza generalmente bajo la carga de uso o una carga menor.

Calcular y comprobar si las barras, placas, estructuras de paredes delgadas, conchas, etc. perderán su estabilidad bajo carga. Cuando existen problemas de estabilidad estructural que se acoplan a fuerzas aerodinámicas y elásticas, se utilizan métodos de aeroelasticidad para su estudio.

Calcular y analizar la tensión, la distribución de la deformación y los modos de pandeo de la estructura bajo carga estática, y proporcionar datos para otros aspectos del análisis estructural.

El contenido del análisis de resistencia estática también se puede determinar o verificar mediante pruebas estáticas.

El método de diseño de resistencia estática convencionaladopta principalmente el método de diseño primero, análisis y finalmente verificación de prueba, que puede necesitar ser modificado y analizado varias veces, y algunas pruebas también pueden llevarse a cabo de manera escalonada. El diseño tradicional de resistencia estática utiliza métodos de cálculo de ingeniería, que habitualmente se denominan métodos de cálculo de resistencia.

La base teórica del cálculo de la resistencia estructural de la aeronave es la misma que la base teórica del cálculo de la resistencia estructural general, incluida la mecánica de materiales, la mecánica elástica, la mecánica estructural, la teoría de placas y coquillas, la teoría de la estabilidad y otras disciplinas.

Sin embargo, debido a las características de la estructura de la aeronave, el método de cálculo de la resistencia de la estructura de la aeronave tiene las siguientes características básicas.

Método de carga estática: la carga externa de la aeronave es complicada y cambia, no un problema estático. En el estudio de resistencia estática, la fuerza de inercia de cada parte se compara con la carga externa estática.

Aunque la carga dinámica repentina generalmente causa una respuesta mayor de la estructura, puede corregirse mediante el factor de amplificación de carga dinámica y aún puede tratarse como una carga estática.

Método de carga de diseño: la estructura de la aeronave permite la inestabilidad local y la deformación plástica local, por lo que el método de tensión admisible en el diseño mecánico general no se utiliza en la verificación de resistencia. En su lugar, se utiliza el método de carga de diseño. El criterio de resistencia es:

La carga de servicio y el factor de seguridad están especificados por el código de resistencia.

Método elástico lineal (lineal): Es muy difícil calcular el análisis preciso de tensión y deformación de estructuras complejas bajo cargas complejas.

El control de la resistencia estática adopta principalmente el método elástico lineal. La influencia sobre la plasticidad del material y la inestabilidad local de la estructura se puede corregir mediante varios coeficientes (como el factor de reducción de la sección, el coeficiente plástico) y los cambios en los detalles locales de la estructura (como remaches) también se omiten en el análisis (cambios abruptos en agujeros y secciones transversales).

Tendencia de desarrollo: losmétodos tradicionales de cálculo de resistencia ya no pueden satisfacer las necesidades, y se están desarrollando varios métodos nuevos y nuevos métodos. El método de elementos finitos está reemplazando gradualmente el método semi-empírico tradicional con coeficientes de corrección de ingeniería y se ha convertido en un método convencional en el diseño.

El sistema de análisis estructural es un paquete de software informático electrónico que realiza el cálculo numérico del método de elementos finitos.

Aplicando el método de elementos finitos y el sistema de análisis estructural, es posible realizar análisis elastoplásticos, análisis no lineales, análisis de optimización, etc. sobre estructuras complejas en diseños específicos, para obtener resultados más realistas. Para las estructuras compuestas, es necesario establecer nuevas teorías de resistencia, criterios y métodos de análisis.